เชื้อเพลิงชีวภาพ ประเภทและประเภทของเชื้อเพลิงในระบบนิเวศ

ในตอนท้ายของศตวรรษที่ 20 มนุษยชาติต้องเผชิญกับคำถามที่รุนแรงในการค้นหาแหล่งพลังงานทางเลือกใหม่ สาเหตุนี้มาจากวิกฤตเชื้อเพลิงและพลังงานที่กำลังจะเกิดขึ้นและมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จำเป็นต้องหาแหล่งพลังงานความร้อนแห่งใหม่ที่สามารถทดแทนน้ำมันและก๊าซได้ นอกเหนือจากการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์แล้วยังมีทิศทางที่มีแนวโน้มมากขึ้นและที่สำคัญที่สุดคือการใช้เชื้อเพลิงชีวภาพ

เชื้อเพลิงชีวภาพเป็นเชื้อเพลิงที่ได้จากการแปรรูปชีวมวลด้วยวิธีการทางความร้อนเคมีหรือชีวภาพ โดยใช้แบคทีเรีย ทั้งวัตถุดิบจากพืชและสัตว์สามารถใช้เป็นชีวมวลได้ เช่นเดียวกับเศษอินทรีย์จากการผลิตและของเสียจากปศุสัตว์ของสัตว์เลี้ยงในฟาร์ม แหล่งที่ใช้กันมากที่สุดคือพืชและเศษไม้

ขึ้นอยู่กับสถานะของการรวมกลุ่ม เชื้อเพลิงชีวภาพประเภทต่อไปนี้มีความโดดเด่น:

• ของแข็ง (ไม้, เศษไม้, ถ่านอัดแท่ง, เม็ดเชื้อเพลิง, เชื้อเพลิงพีท);
• ของเหลว (ไบโอเอทานอล ไบโอบิวทานอล ไบโอเมทานอล ไบโอดีเซล);
• ก๊าซ (ก๊าซชีวภาพ, ไฮโดรเจนชีวภาพ)

เชื้อเพลิงชีวภาพที่เป็นของแข็ง

ฟืนยังคงถูกใช้ในการผลิตความร้อนและไฟฟ้าเช่นเดิมเมื่อหลายศตวรรษก่อน ตัวอย่างโรงไฟฟ้าชีวมวลที่ใหญ่ที่สุดในยุโรปคือ CHP ของออสเตรีย กำลังการผลิต 66 MW

แม้ว่าโลกจะพัฒนาอย่างแข็งขันและให้เงินสนับสนุนโครงการสำหรับการสร้างป่าพลังงานที่มีการปลูกชีวมวลจากไม้ แต่การใช้ผลิตภัณฑ์ต่างๆ ของอุตสาหกรรมงานไม้เพื่อให้ได้เชื้อเพลิงชีวภาพได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ องค์กรดังกล่าวได้รับการพัฒนาค่อนข้างดีและจัดหาผลิตภัณฑ์ออกสู่ตลาดอย่างแข็งขัน ซึ่งรวมถึงเชื้อเพลิงอัดแท่งและเม็ดเชื้อเพลิง - เม็ด

เพื่อให้ได้ก้อนเชื้อเพลิง ขยะชีวภาพต่างๆ เช่น มูลนกและมูลนก จะถูกทำให้แห้งและกดทับ ก้อนที่ได้จะใช้เพื่อให้ความร้อนแก่อาคารพักอาศัยและโรงงานอุตสาหกรรม

เม็ดเชื้อเพลิง - เม็ดถูกใช้ในลักษณะเดียวกัน ผลิตจากขี้เลื่อย เศษไม้ เปลือกไม้ ไม้ที่ไม่ได้มาตรฐาน ฟาง เศษวัสดุทางการเกษตร (เปลือกทานตะวัน เปลือกผล) เพื่อให้ได้เม็ด ชีวมวลจะถูกบดเป็นแป้งก่อน จากนั้นจึงเข้าสู่เครื่องอบผ้า จากนั้นจึงนำไปกดแบบพิเศษ ซึ่งลิกนินที่บรรจุอยู่ในเศษไม้จะเหนียวภายใต้อิทธิพลของแรงดันและอุณหภูมิสูง ทำให้สามารถรับถังเชื้อเพลิงชีวภาพสำเร็จรูปได้ที่ทางออก คุณภาพที่โดดเด่นของเม็ดเชื้อเพลิงคือปริมาณเถ้าต่ำ - ประมาณ 3%

เทคโนโลยีในการรับเชื้อเพลิงพีทที่ใช้สำหรับให้ความร้อนแก่อาคารที่พักอาศัยก็ง่ายเช่นกัน วัตถุดิบจะถูกส่งตรงจากสถานที่สกัดไปยังโรงงานแปรรูปพีท โดยที่พีทจะถูกทำความสะอาดสิ่งสกปรก (ตะแกรง) ตากให้แห้งและอัดเป็นก้อน

เชื้อเพลิงชีวภาพอีกประเภทหนึ่ง - เศษไม้ - ใช้ในยุโรปที่โรงงาน CHP ขนาดใหญ่ที่มีความจุตั้งแต่หนึ่งถึงหลายเมกะวัตต์ การผลิตเศษไม้ดำเนินการโดยตรงที่การตัดไม้หรือในการผลิตโดยใช้เครื่องย่อยพิเศษ - เครื่องทำลายเอกสาร เป็นวัตถุดิบ มักใช้ไม้ขนาดเล็กและเศษไม้ - กิ่ง เปลือกไม้ ตอ ฯลฯ

รุ่นของเชื้อเพลิงทางเลือก

วัสดุจากพืชหลากหลายชนิดที่ใช้สำหรับชีวมวลมักถูกแบ่งออกเป็นหลายชั่วอายุคน

รุ่นแรกประกอบด้วยพืชผลทางการเกษตรซึ่งมีแป้ง น้ำตาล และไขมันในปริมาณสูง พืชเหล่านี้เป็นที่นิยมเช่นข้าวโพดหัวบีทน้ำตาลเรพซีดถั่วเหลือง เนื่องจากการเพาะปลูกพืชเหล่านี้สร้างความเสียหายต่อสภาพอากาศ และการถอนตัวออกจากตลาดส่งผลกระทบต่อราคาของผลิตภัณฑ์ นักวิทยาศาสตร์จึงพยายามแทนที่ด้วยชีวมวลประเภทอื่น

ปัจจุบันเชื้อเพลิงเหลวสมัยใหม่แทบทุกประเภท (ไบโอดีเซล เอทานอล) ผลิตจากพืชทางการเกษตรที่เป็นวัตถุดิบรุ่นแรก

กลุ่มชีวมวลรุ่นที่สอง ได้แก่ ไม้ หญ้า ของเสียทางการเกษตร (เปลือก แกลบ) การจัดหาเชื้อเพลิงชีวภาพจากวัตถุดิบดังกล่าวมีค่าใช้จ่ายสูง แต่ช่วยให้สามารถแก้ไขปัญหาการกำจัดสารตกค้างที่ไม่ใช่อาหารด้วยการผลิตวัสดุที่ติดไฟได้พร้อมกัน

คุณลักษณะของพืชผลที่รวมอยู่ในความหลากหลายนี้คือการมีลิกนินและเซลลูโลสอยู่ในนั้น ต้องขอบคุณพวกมันที่ทำให้สิ่งมีชีวิตต่อหน่วยพื้นที่สามารถเผาไหม้และกลายเป็นแก๊สได้ รวมไปถึงถูกไพโรไลซิส เพื่อให้ได้เชื้อเพลิงเหลว ข้อเสียเปรียบหลักของชีวมวลรุ่นที่สองถือว่ามีผลผลิตไม่เพียงพอต่อหน่วยพื้นที่ ซึ่งเป็นเหตุให้ต้องจัดสรรทรัพยากรที่ดินจำนวนมากสำหรับพืชดังกล่าว

วัตถุดิบสำหรับการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สามคือสาหร่าย ซึ่งปลูกในระดับอุตสาหกรรม เช่น ในแหล่งน้ำเปิด

ตัวเลือกที่มีแนวโน้มมากที่สุดคือเชื้อเพลิงชีวภาพที่ได้จากสาหร่ายที่มีเซลล์เดียว พืชดังกล่าวมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในขณะที่การเพาะปลูกไม่ต้องการที่ดินที่อุดมสมบูรณ์

การปฏิบัตินี้มีโอกาสที่ดี แต่ในปัจจุบันเทคโนโลยีดังกล่าวกำลังได้รับการพัฒนาเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์ยังทำการวิจัยเกี่ยวกับการสร้างวิธีการเพื่อให้ได้เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สี่และแม้กระทั่งรุ่นที่ห้า

เชื้อเพลิงชีวภาพเหลว

เชื้อเพลิงชีวภาพเหลวกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย ส่วนใหญ่จะใช้ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน เชื้อเพลิงชนิดนี้ได้มาจากการแปรรูปวัสดุจากพืชหลายชนิด

เชื้อเพลิงชีวภาพเหลวมีหลายประเภท:

1. ไบโอเอทานอล
2. ไบโอบิวทานอล
3. ไบโอเมธานอล
4. ไบโอดีเซล

ไบโอเอทานอล

เป็นผู้นำในรายการเชื้อเพลิงชีวภาพเหลว ขอบเขตของมันอยู่ในรถยนต์ทั่วไป และในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มันยังถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพสำหรับเตาผิงในบ้าน ไบโอเอธานอลที่ผสมกับน้ำมันเบนซินเป็นเชื้อเพลิงมีข้อดีเหนือกว่าน้ำมันเบนซินทั่วไปหลายประการ: ช่วยเพิ่มสมรรถนะของเครื่องยนต์ในรถยนต์ เพิ่มกำลังเครื่องยนต์ ไม่ทำให้เครื่องยนต์ร้อนจัด ไม่ก่อให้เกิดเขม่า คราบคาร์บอน และควัน

ไบโอเอธานอลเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับคนรักเตาผิง เนื่องจากไม่ก่อให้เกิดควัน จึงทำให้เกิดเขม่าและปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนเล็กน้อยระหว่างการเผาไหม้ สามารถใช้ให้ความร้อนกับเตาผิงได้แม้ในอาคารอพาร์ตเมนต์ ในเวลาเดียวกัน ไม่มีการสูญเสียความร้อนเลย ตามปกติในกรณีของเตาผิงแบบธรรมดาที่มีปล่องไฟ

ผลิตตามเทคโนโลยีการหมักแอลกอฮอล์จากวัตถุดิบที่มีแป้งหรือน้ำตาล: ข้าวโพด, ซีเรียล, อ้อย, หัวบีตน้ำตาล มีเหตุผลทางเศรษฐกิจที่จะได้รับเอทานอลจากวัตถุดิบที่มีเซลลูโลส

ไบโอบิวทานอล

เนื่องจากเป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ จึงนิยมใช้มากกว่าไบโอเอธานอล โดยสามารถผสมกับน้ำมันเบนซินได้ดีกว่า และสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงแยกต่างหากได้ เพื่อให้ได้มานั้นใช้พืชผลแบบดั้งเดิม: อ้อย, ข้าวโพด, ข้าวสาลี, หัวบีทน้ำตาล ในขณะที่ได้รับความนิยมน้อยกว่าไบโอเอทานอล

ไบโอเมธานอล

เทคโนโลยีการผลิตยังคงไม่สมบูรณ์และจำเป็นต้องมีการพัฒนานวัตกรรมอีกมากมาย มันควรจะได้มาจากการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีของแพลงก์ตอนพืชทะเลที่ปลูกในอ่างเก็บน้ำพิเศษแต่จนถึงขณะนี้ยังไม่สามารถที่จะสร้างการผลิตในระดับอุตสาหกรรมได้ การใช้งานสำหรับไบโอเมธานอลจะเหมือนกับการใช้เมทานอลทั่วไป นี่คือการผลิตสารหลายชนิด (ฟอร์มาลดีไฮด์ เมทิลเมทาคริเลต เมทิลลามีน กรดอะซิติก ฯลฯ) เป็นตัวทำละลายและสารป้องกันการแข็งตัว

ไบโอดีเซล

ใช้ในเครื่องยนต์รถยนต์ทั้งแบบแยกส่วนและผสมกับน้ำมันดีเซลทั่วไป นอกเหนือจากการไม่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของไบโอดีเซลแล้ว การศึกษาจำนวนมากได้เน้นย้ำถึงข้อดีอีกประการหนึ่ง เนื่องจากมีปริมาณกำมะถันต่ำ คุณสมบัติการหล่อลื่นของไบโอดีเซลจึงดีกว่า ซึ่งช่วยยืดอายุของเครื่องยนต์ซีรีส์ วัตถุดิบสำหรับการผลิตไบโอดีเซลสามารถเป็นได้ทั้งพืช (ฝ้าย ถั่วเหลือง เรพซีด) และน้ำมันไขมัน (ปาล์ม เรพซีด มะพร้าว) สาหร่าย

ข้อดีและข้อเสียของเชื้อเพลิงชีวภาพ

เชื้อเพลิงชีวภาพมีทั้งด้านบวกและด้านลบ ความสนใจในการใช้วัตถุดิบประเภทนี้เกิดจากข้อดีที่ไม่ต้องสงสัย ซึ่งรวมถึง:

• ต้นทุนงบประมาณ... แม้ว่าเชื้อเพลิงชีวภาพในปัจจุบันจะมีราคาใกล้เคียงกับราคาน้ำมันเบนซิน แต่เชื้อเพลิงชีวมวลถือเป็นเชื้อเพลิงที่ทำกำไรได้มากกว่า เนื่องจากมีการปล่อยมลพิษน้อยกว่าเมื่อถูกเผา เชื้อเพลิงชีวภาพเหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลายและสามารถปรับให้เข้ากับการออกแบบเครื่องยนต์ต่างๆ ข้อดีอีกประการหนึ่งคือการเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ ซึ่งจะคงความสะอาดได้นานขึ้นโดยมีเขม่าและควันไอเสียน้อยลง
• ความคล่องตัว... เชื้อเพลิงชีวภาพแตกต่างจากพลังงานทางเลือกอื่นๆ ในการเคลื่อนย้าย การก่อสร้างระบบพลังงานแสงอาทิตย์และลมมักประกอบด้วยแบตเตอรี่สำหรับจัดเก็บขนาดใหญ่ ดังนั้นแบตเตอรี่เหล่านี้จึงมักใช้อยู่กับที่ ในขณะที่เชื้อเพลิงชีวภาพสามารถขนส่งจากภูมิภาคหนึ่งไปยังอีกภูมิภาคหนึ่งได้โดยไม่ยุ่งยากมากนัก
• แหล่งพลังงานหมุนเวียน... แม้ว่าตามที่นักวิจัยระบุว่าแหล่งน้ำมันดิบที่มีอยู่จะมีอายุอย่างน้อยหลายร้อยปี แต่ปริมาณสำรองฟอสซิลยังคงมีอยู่อย่างจำกัด เชื้อเพลิงชีวภาพที่ทำจากพืชและของเสียจากสัตว์เป็นหนึ่งในทรัพยากรหมุนเวียนที่ไม่ถูกคุกคามจากการสูญพันธุ์ในอนาคตอันใกล้
• การปกป้องชั้นบรรยากาศของโลก... ข้อเสียเปรียบที่สำคัญของไฮโดรคาร์บอนแบบดั้งเดิมคือร้อยละขนาดใหญ่ของ CO2 ที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ ก๊าซนี้ทำให้เกิดภาวะเรือนกระจกในชั้นบรรยากาศของโลก ทำให้เกิดภาวะโลกร้อน เมื่อสารชีวภาพถูกเผา ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์จะลดลงเหลือ 65% นอกจากนี้ พืชผลที่ใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพยังใช้คาร์บอนมอนอกไซด์ ซึ่งทำให้สัดส่วนในอากาศลดลง
• ความมั่นคงทางเศรษฐกิจ... ปริมาณสำรองไฮโดรคาร์บอนมีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอ ดังนั้นบางรัฐจึงจำเป็นต้องซื้อน้ำมันหรือก๊าซธรรมชาติ โดยใช้เงินจำนวนมากในการจัดหา การขนส่ง และการเก็บรักษา เชื้อเพลิงชีวภาพชนิดต่างๆ สามารถหาได้ในเกือบทุกประเทศ เนื่องจากการผลิตและการแปรรูปจะต้องมีการสร้างวิสาหกิจใหม่ และด้วยเหตุนี้ งานจึงจะเป็นประโยชน์ต่อเศรษฐกิจของประเทศและส่งผลดีต่อความเป็นอยู่ที่ดีของประชาชน

การปรับปรุงเทคโนโลยีและการพัฒนาวิธีการใหม่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพในเชิงบวกของเชื้อเพลิงชีวภาพ ดังนั้นการพัฒนาเทคโนโลยีโดยใช้แพลงก์ตอนและสาหร่ายจะทำให้ราคาลดลงอย่างมาก

ในขณะเดียวกัน ในขั้นตอนการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในปัจจุบัน การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพมีความเกี่ยวข้องกับปัญหาและความไม่สะดวกหลายประการ ประการแรก สิ่งเหล่านี้เป็นข้อจำกัดตามธรรมชาติในการปลูกพืช สำหรับการเจริญเติบโตของพืชที่ใช้ในการผลิตชีวมวลต้องคำนึงถึงปัจจัยหลายประการ ได้แก่ :

• การใช้น้ำ... พืชผลใช้น้ำมาก ซึ่งเป็นทรัพยากรที่มีจำกัด โดยเฉพาะในพื้นที่แห้งแล้ง
• การรุกราน... พืชผลที่ปลูกด้วยเชื้อเพลิงมักมีความก้าวร้าว พวกเขากลบพืชพันธุ์แท้ ซึ่งสามารถทำลายความหลากหลายทางชีวภาพและระบบนิเวศของภูมิภาค
• ปุ๋ย... พืชจำนวนมากต้องการสารอาหารเพิ่มเติมที่อาจเป็นอันตรายต่อพืชชนิดอื่นหรือระบบนิเวศโดยรวม
• สภาพภูมิอากาศ. เขตภูมิอากาศบางแห่ง (เช่น ทะเลทรายหรือทุ่งทุนดรา) ไม่เหมาะสำหรับการปลูกพืชเชื้อเพลิงชีวภาพ

การเพาะปลูกพืชผลทางการเกษตรอย่างแข็งขันนั้นสัมพันธ์กับการสูญเสียทรัพยากรทางการเกษตร การไม่ปฏิบัติตามกฎของเทคโนโลยีการเกษตรอาจทำให้เนื้อหาขององค์ประกอบดินที่มีประโยชน์ลดลงและเป็นผลให้การพร่องลงซึ่งจะทำให้รุนแรงขึ้น ปัญหาเรื่องอาหาร

ระบบนิเวศน์ถูกรบกวน การผลิตชีวมวลมักต้องการการขยายพื้นที่เกษตรกรรม บ่อยครั้งเพื่อจุดประสงค์นี้อาณาเขตจะถูกล้างซึ่งนำไปสู่การทำลายระบบจุลภาค (เช่นป่าไม้) การตายของพืชและสัตว์

มีการปลูกพืชผลจำนวนมากเพื่อผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ เรพซีดในยุโรปมากกว่า 50% ใช้สำหรับการผลิตสารชีวมวล มากกว่าหนึ่งในสามของเมล็ดพืชอเมริกัน เกือบครึ่งหนึ่งของอ้อยที่ปลูกในบราซิล

มีปัญหากับการปลูกพืชเชิงเดี่ยว เพื่อให้ได้ผลผลิตชีวมวลมากขึ้น ผู้ปลูกมักจะหว่านที่ดินกับพืชเฉพาะ การปฏิบัตินี้ไม่เป็นผลดีต่อสภาพพื้นที่เกษตรกรรม เนื่องจากการปลูกแบบเชิงเดี่ยวนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อม

ในทุ่งที่พืชชนิดหนึ่งครอบครอง ศัตรูพืชชนิดพิเศษมักจะเป็นกาฝาก ความพยายามที่จะควบคุมพวกมันด้วยความช่วยเหลือของยาฆ่าแมลงและยาฆ่าแมลงจะนำไปสู่การพัฒนาความต้านทานต่อสารเหล่านี้เท่านั้น

เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาที่อธิบายไว้ข้างต้น นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่าอย่าละเลยความหลากหลายทางชีวภาพของพืช การรวมพืชหลายชนิดในทุ่งนา และใช้พันธุ์ไม้ในท้องถิ่นด้วย

เชื้อเพลิงชีวภาพที่เป็นก๊าซ

เชื้อเพลิงก๊าซมีสองประเภทหลัก:

• ก๊าซชีวภาพ
• ไบโอไฮโดรเจน

ก๊าซชีวภาพ

ผลิตภัณฑ์หมักของเสียอินทรีย์ซึ่งสามารถใช้เป็นกากอุจจาระสิ่งปฏิกูลขยะในครัวเรือนขยะจากโรงฆ่าสัตว์ปุ๋ยคอกมูลสัตว์รวมทั้งหญ้าหมักและสาหร่าย เป็นส่วนผสมของก๊าซมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ ปุ๋ยอินทรีย์เป็นอีกหนึ่งผลิตภัณฑ์จากการแปรรูปขยะในครัวเรือนในการผลิตก๊าซชีวภาพ เทคโนโลยีการผลิตเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนภายใต้อิทธิพลของแบคทีเรียที่ทำการหมักก๊าซมีเทน

ในช่วงเริ่มต้นของกระบวนการทางเทคโนโลยี มวลของเสียจะถูกทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน จากนั้นวัตถุดิบที่เตรียมไว้จะถูกป้อนโดยใช้ตัวโหลดเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์ที่ให้ความร้อนและหุ้มฉนวน โดยที่กระบวนการหมักมีเทนจะเกิดขึ้นโดยตรงที่อุณหภูมิประมาณ 35-38 องศาเซลเซียส มวลของเสียผสมอยู่ตลอดเวลา ก๊าซชีวภาพที่ได้จะถูกป้อนเข้าไปในถังแก๊ส (ใช้สำหรับเก็บก๊าซ) จากนั้นจึงป้อนเข้าสู่เครื่องกำเนิดไฟฟ้า ก๊าซชีวภาพที่ได้จะเข้ามาแทนที่ก๊าซธรรมชาติทั่วไป สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพหรือผลิตกระแสไฟฟ้าได้

ไบโอไฮโดรเจน

ได้จากชีวมวลด้วยวิธีเทอร์โมเคมี ชีวเคมี หรือเทคโนโลยีชีวภาพ วิธีแรกในการได้มานั้นเกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนเศษไม้ที่อุณหภูมิ 500-800 ° C ซึ่งเป็นผลมาจากการผสมของก๊าซ - ไฮโดรเจน, คาร์บอนมอนอกไซด์และมีเทน - เริ่มวิวัฒนาการ ในวิธีทางชีวเคมีใช้เอนไซม์ของแบคทีเรีย Rodobacter speriodes, Enterobacter cloacae ซึ่งทำให้เกิดการผลิตไฮโดรเจนในระหว่างการแยกซากพืชที่มีเซลลูโลสและแป้ง กระบวนการนี้เกิดขึ้นที่ความดันปกติและอุณหภูมิต่ำไบโอไฮโดรเจนใช้ในการผลิตเซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนในการขนส่งและพลังงาน มันยังไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลาย

แนวโน้มการพัฒนาตลาดเชื้อเพลิงชีวภาพทั่วโลก

ปัจจัยขับเคลื่อนการแพร่กระจายของเชื้อเพลิงชีวภาพคือภัยคุกคามจากความมั่นคงด้านพลังงาน การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และภาวะเศรษฐกิจตกต่ำ การขยายการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพไปทั่วโลกมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มส่วนแบ่งการใช้เชื้อเพลิงสะอาด โดยเฉพาะในการขนส่ง ลดการพึ่งพาน้ำมันนำเข้าจากหลายประเทศ การลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก การพัฒนาเศรษฐกิจ. เชื้อเพลิงชีวภาพเป็นทางเลือกแทนเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมที่ได้จากปิโตรเลียม ศูนย์กลางการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพของโลกในปี 2557 ได้แก่ สหรัฐอเมริกา บราซิล และสหภาพยุโรป เชื้อเพลิงชีวภาพที่แพร่หลายที่สุดคือไบโอเอธานอลซึ่งมีส่วนแบ่ง 82% ของเชื้อเพลิงทั้งหมดที่ผลิตในโลกจากวัตถุดิบชีวภาพ ผู้ผลิตชั้นนำคือสหรัฐอเมริกาและบราซิล ไบโอดีเซลอยู่ในอันดับที่สอง 49% ของการผลิตไบโอดีเซลเข้มข้นในสหภาพยุโรป ในระยะยาว ความต้องการเชื้อเพลิงชีวภาพที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จากการขนส่งทางบก ทางอากาศ และทางทะเล สามารถเปลี่ยนสถานการณ์ปัจจุบันในตลาดพลังงานโลกได้อย่างมาก การใช้วัตถุดิบทางการเกษตรในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพเหลวและการเติบโตของการผลิตได้นำไปสู่ความต้องการสินค้าเกษตร ซึ่งส่งผลต่อราคาพืชอาหารที่ใช้ในการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพ เชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง โดยการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพรุ่นที่สองทั่วโลกคาดว่าจะสูงถึง 10 พันล้านลิตรภายในปี 2563 การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพของโลกภายในปี 2563 ควรเพิ่มขึ้น 25% และมีจำนวนประมาณ 140 พันล้านลิตร ในสหภาพยุโรป การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพส่วนใหญ่เป็นไบโอดีเซลที่ผลิตจากเมล็ดพืชน้ำมัน (เรพซีด) ตามการคาดการณ์ การผลิตไบโอเอทานอลจากข้าวสาลีและข้าวโพด เช่นเดียวกับหัวบีทน้ำตาลจะขยายตัวในประเทศในสหภาพยุโรป ในบราซิลการผลิตไบโอเอทานอลคาดว่าจะเติบโตอย่างรวดเร็วและจะถึง 41 พันล้านลิตรภายในปี 2560 โดยทั่วไป การผลิตเอทานอลและไบโอดีเซลคาดว่าจะเติบโตอย่างรวดเร็วในปี 2563 และจะมีจำนวน 125 และ 25 พันล้านลิตรตามลำดับ การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพเริ่มเติบโตอย่างรวดเร็วในเอเชีย ในปี 2014 ประเทศจีนมีการผลิตไบโอเอทานอลที่ใหญ่เป็นอันดับสาม และการผลิตนี้คาดว่าจะเติบโตมากกว่า 4% ต่อปีในช่วง 10 ปีข้างหน้า ในอินเดีย การผลิตเอทานอลจากกากน้ำตาลคาดว่าจะเพิ่มขึ้นมากกว่า 7% ต่อปี ในขณะเดียวกัน การผลิตไบโอดีเซลจากพืชใหม่ เช่น สบู่ดำก็กำลังขยายตัว

ตามการคาดการณ์ของสำนักงานพลังงานโลก (IEA) การขาดแคลนน้ำมันในปี 2568 คาดว่าจะอยู่ที่ 14% จากข้อมูลของ IEA แม้ว่าปริมาณการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพทั้งหมด (รวมถึงเอธานอลและไบโอดีเซล) จะสูงถึง 220 พันล้านลิตรภายในปี 2564 การผลิตจะครอบคลุมเพียง 7% ของความต้องการเชื้อเพลิงของโลก อัตราการเติบโตของการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพนั้นช้ากว่าอัตราการเติบโตของความต้องการอย่างมาก เนื่องจากวัตถุดิบราคาถูกและเงินทุนไม่เพียงพอ การใช้เชื้อเพลิงชีวภาพเชิงพาณิชย์อย่างมหาศาลจะได้รับแรงผลักดันจากความสำเร็จของความสมดุลของราคากับเชื้อเพลิงที่ได้จากปิโตรเลียมทั่วไป ตามการคาดการณ์ของนักวิทยาศาสตร์ ส่วนแบ่งของแหล่งพลังงานหมุนเวียนภายในปี 2583 จะสูงถึง 47.7% และชีวมวล - 23.8%

ด้วยระดับการพัฒนาเทคโนโลยีในปัจจุบัน การผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพจะถือเป็นส่วนเล็กๆ ของแหล่งพลังงานทั่วโลก และราคาพลังงานจะส่งผลต่อต้นทุนวัตถุดิบทางการเกษตรเชื้อเพลิงชีวภาพสามารถส่งผลกระทบต่อความมั่นคงด้านอาหารในรูปแบบต่างๆ - ราคาสินค้าโภคภัณฑ์ที่เพิ่มสูงขึ้นจากการผลิตเชื้อเพลิงชีวภาพอาจส่งผลกระทบต่อผู้นำเข้าอาหาร ในทางกลับกัน การกระตุ้นการผลิตทางการเกษตรในประเทศโดยเกษตรกรรายย่อย

ทีมแก๊ส

ชีวมวลยังผลิตเชื้อเพลิงก๊าซซึ่งเหมาะสำหรับรถยนต์ด้วยเช่นกัน ตัวอย่างเช่น มีเทนเป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของก๊าซธรรมชาติที่เรียกว่าก๊าซที่เกี่ยวข้องซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการกลั่นน้ำมัน แร่ธาตุดังกล่าวสามารถแทนที่ได้อย่างง่ายดายด้วยภูเขาขยะอินทรีย์ที่ไม่จำเป็น ตั้งแต่มูลสัตว์ไปจนถึงของเสียจากอุตสาหกรรมปลา เนื้อสัตว์ ผลิตภัณฑ์จากนมและผัก ชีวมวลนี้เลี้ยงแบคทีเรียที่ผลิตก๊าซชีวภาพ หลังจากทำความสะอาดจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะได้ไบโอมีเทนที่เรียกว่า ความแตกต่างหลักจากก๊าซมีเทนธรรมดาซึ่งใช้ในการผลิตหลายรุ่นคือไม่ใช่แร่ธาตุ บางอย่าง แต่ปุ๋ยคอกและพืชก่อนสิ้นชีวิตบนโลกจะไม่หมด

โครงการผลิตไบโอมีเทน (ไดอะแกรมและตารางทั้งหมดเปิดในขนาดเต็มด้วยการคลิกเมาส์):

เชื้อเพลิงชีวภาพเป็นแหล่งพลังงานทางเลือก:

มนุษยชาติต้องเผชิญกับคำถามในการค้นหาแหล่งพลังงานราคาถูกมาโดยตลอด ซึ่งการได้รับนั้นไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายมากเกินไป ปัญหาการใช้ทรัพยากรพลังงานเริ่มรุนแรงขึ้นโดยเฉพาะในศตวรรษที่ 20 เมื่อเป็นที่ชัดเจนว่าการเผาไหม้ไฮโดรคาร์บอนโดยไม่ได้ตั้งใจจะทำให้ปริมาณสำรองของโลกลดลงอีก นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปว่าปริมาณสำรองน้ำมันและก๊าซจะหมดลงเมื่อเวลาผ่านไป และต้นทุนในการพัฒนาแหล่งใหม่จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก เนื่องจากจะต้องดึงดูดอุปกรณ์และกำลังการผลิตมากขึ้น ในช่วงเวลานี้ นิเวศวิทยาเสื่อมโทรมลงอย่างมาก โดยทำปฏิกิริยาอย่างเจ็บปวดต่อพื้นที่ป่าที่หายไปและมลภาวะต่อชั้นบรรยากาศ ลำไส้ และน้ำอย่างต่อเนื่อง

ความเกี่ยวข้องของการค้นหาแหล่งพลังงานความร้อนทางเลือก ซึ่งสามารถทดแทนก๊าซธรรมชาติและน้ำมันได้เพิ่มขึ้น และทิศทางที่มีประสิทธิภาพเช่นนี้ควบคู่ไปกับพลังงานแสงอาทิตย์พลังงานลมได้กลายเป็นการใช้ตัวพาพลังงานที่มีแหล่งกำเนิดทางชีวภาพ (เชื้อเพลิงชีวภาพ).

ภายใต้เชื้อเพลิงของแหล่งกำเนิดทางชีวภาพ (เชื้อเพลิงชีวภาพ) ควรเข้าใจว่าเป็นผลิตภัณฑ์ที่สังเคราะห์จากวัตถุดิบจากสัตว์หรือพืช รวมทั้งจากของเสียทางชีวภาพ ซึ่งปล่อยพลังงานความร้อนออกมาภายใต้อิทธิพลบางประการ

ท่ามกลางคำจำกัดความอื่น ๆ เชื้อเพลิงชีวภาพ นอกจากนี้ยังมีสิ่งต่อไปนี้: "เชื้อเพลิงชีวภาพเป็นเชื้อเพลิงที่ได้จากชีวมวลอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเทอร์โมเคมีหรือชีวภาพ"

54-60% ของเชื้อเพลิงชีวภาพเป็นรูปแบบดั้งเดิม: ฟืน เศษพืช และมูลสัตว์แห้งเพื่อให้ความร้อนแก่โรงเรือนและทำอาหาร ใช้โดย 38% ของประชากรโลก

เมนูมังสวิรัติ

น้ำมันดีเซลยังเตรียมตามสูตรที่ไม่ได้มาตรฐานอีกด้วย วัตถุดิบได้แก่ เรพซีด ถั่วเหลือง น้ำมันและไขมันต่างๆ เชื้อเพลิงดังกล่าวมีเครื่องหมาย B และตัวเลขที่สอดคล้องกับสัดส่วนของส่วนประกอบของพืชในส่วนผสม ค่าซีเทนของเชื้อเพลิงสูงกว่าเชื้อเพลิงทั่วไป: 51 เทียบกับ 42–45 เชื้อเพลิงสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพสูงโดยไม่ทำอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและไม่มีกำมะถัน ข้อเสียที่สำคัญคืออายุการเก็บรักษาสั้น

สารเติมแต่งชีวภาพสำหรับเชื้อเพลิงดีเซลยังไม่ได้รับการใช้อย่างแพร่หลายเช่นไบโอเอทานอล อย่างไรก็ตามมีการผลิตในหลายประเทศ มีบางประเทศที่เนื้อหาชีวภาพ 5% ถูกกฎหมายและไม่จำเป็นต้องกล่าวถึงเมื่อขาย